端脚Parhyaleのhawaiensisは甲殻類発生学および比較節足動物発展と進化の研究のための有望なモデル生物である。このプロトコルは、Parhyaleの初期卵割期胚からの単一割球を手動で除去する方法を説明します。
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端脚Parhyaleのhawaiensisは甲殻類発生学および比較節足動物発展と進化の研究のための有望なモデル生物である。このプロトコルは、Parhyaleの初期卵割期胚からの単一割球を手動で除去する方法を説明します。
端脚Parhyaleのhawaiensisは、世界中の潮間帯の海洋生息地で見られる小型の甲殻類です。過去10年間、Parhyaleは十分に研究節足動物モデル生物ショウジョウバエにとって有用な外集団の比較を提供し、開発の実験室での研究のための有望なモデル生物として浮上している。 ショウジョウバエの多核体の切断とは対照的に、Parhyaleの早期切断は全割のです。初期の割球に注入されたトレーサー染料を使用フェイト·マッピングは、3つすべての胚葉及び生殖系列は、8細胞期によって確立されることが示されている。この段階では、以下の3つの割球は外胚葉を生じさせる運命され、3つは中胚葉を生じさせる運命、残りの2つの割球は、それぞれ、内胚葉および生殖細胞の前駆体であるている。しかし、割球の切除実験はParhyale胚でも大幅な規制capabilitiを有することが示されている8細胞期のアブレーション割球の運命は、残りの割球の一部の子孫に引き継がれることができるようなES、。注入及び光毒性色素または手動切除のその後の活性化:割球アブレーションは、以前のいずれかの方法によって記載されている。しかし、光切除は、割球を殺すが、胚から死んだ細胞体は削除されません。特定の割球の完全な物理的除去は、したがって、いくつかのアプリケーションのためのアブレーションの好ましい方法であってもよい。ここでは、生きているとそのまま残りの割球を保持したまま細胞体を完全に除去するために必要な機器や手動の手順を示す、Parhyale胚の 8細胞期から単一割球を手動で除去するためのプロトコルを提示する。このプロトコルは、8細胞期、または他の初期卵割段階の割球に任意Parhyaleセルに適用することができる。また、原則的に、このプロトコルは、初期のクレアにも適用できる可能性が他の全割で切断する海洋無脊椎動物のvage期胚。
端脚甲殻類のParhyaleのhawaiensisは、進化発生生物学研究1で使用するための大きな可能性を秘めた有望なモデル生物として、過去10年間にわたって浮上している。節足動物の中では、ほとんどのモデル系は昆虫であり、最も広範に研究され、これらの果物はキイロショウジョウバエフライです。D.キイロは昆虫双翅目のメンバーであり、基底に分岐昆虫2のものに対して誘導されるそのようなディスプレイの多くの発生学的特徴のような。また、昆虫は昆虫がpancrustaceansと呼ばれる長年の"自然な"グループ内の最も近い親戚があり、このグループは側系統であること。つまり、Pancrustacea 3亜門の中にネストされています。これは、基底部虫モデルを分岐に加えて、他の甲殻類の研究が発達形質αの進化の歴史のより広い視野を得るために必要であることを示唆しているとてもよくDに研究されているND分子機構キイロ 。しかし、非常に少数の甲殻類は、よく開発の実験室分析のために確立されている。端脚P. hawaiensisは、実験技術の範囲に従う非常に扱いやすい実験モデルシステムである。ヨコエビは親上目フクロエビ上目(ビーチホッパー、スカッド、井戸エビ)内の多くのユニークな機能を表示するため、比較的甲殻類のこのグループ内で誘導されると考えられている。それにもかかわらず、Parhyaleが提供する発生学的で機能的遺伝子操作の相対的な容易さは、この端脚モデル生物の現在の在庫に貴重な追加します。
実験動物、Pとしてhawaiensisは多くの利点を提供しています。動物は、温度と塩分の広い範囲に寛容であり、人工海水1の大文化でよく生き残る。それはbetwを区別することは容易である最も顕著なのは、明確な形態的な違いに基づいてEENの男性と女性、交尾の際にメスを把握するために使用する男性が大規模な、フック、前トランク付属。発生学的と開発作業のために、P. hawaiensisはいくつかの非常に魅力的な特徴を持っています。胚形成は、約10日間持続し、性的に成熟するまでの時間は、28ºC(約6週間ですが、Parhyaleは約20〜30ºCの範囲の温度で十分に生存し、その詳細な発達ステージング情報は、C 4 18度で昇胚のために利用可能であることに注意してください、25ºC 4、および26ºC 5,6)。大人の実験室で一年中交尾ので、胚は、一年中いつでも可能です。女性は最初のいくつかの脚部の対( 図1Aおよび図1B)との間に位置する腹側育児嚢への受精卵(雌の年齢に応じて)2-20を置き、それは、これらの胚を収集することが可能である女性を殺すか、胚( 図1C)を損傷することなく、非常に早い段階で開発中のS。胚が孵化に通して濾過した人工海水中で生き残り、その後の遺伝子発現または組織学的分析のために固定7、詳細ステージング表5を介して、現像進行の正確な同定を可能にすることができる。堅牢なプロトコルは、RNA干渉13,15又はモルホリノ12、及び安定した生殖系列遺伝子導入18による機能ノックダウン、in situハイブリダイゼーション 8-15 4,16,17または免疫染色におけるによる遺伝子発現解析を行うために使用されている。遺伝子導入システム、誘導発現14および19の方法はまた、P.における遺伝子機能を研究するために用いることができるエンハンサートラップを使用してhawaiensis。公的に利用可能なゲノム配列は、現在利用可能ではありませんが、卵形成および胚発生中に生成転写物を含んだトランスクリプトームは、蜂を持っているN デノボを組み立て、20の注釈付き、および遺伝子発見を容易に検索可能なデータベース21に寄託。要するに、P. hawaiensisは、開発を理解するための複数の実験的および遺伝的アプローチに適し、非常に扱いやすいモデル生物である。
Dの初期の多核体の切断とは異なり、 キイロ、P. hawaiensis胚は受精( 図2A)以下の全割で切断する。分析のトレースは、第三の系統切断により、第三の開裂割球の各々が具体的に三胚葉又は生殖細胞系6( 図2B)のいずれかを生じさせるように運命づけられていることを示している。これらのデータは、一緒になって、マイクロアレイデータ22と、細胞系統は6,23を解析し、割球分離実験4は、発生電位はセルの非対称継承によって、少なくともいくつかの第三の開裂割球に偏析していることを示唆しているLの運命決定因子。細胞の非存在によって示されるように従って、(Parhyale細胞系統命名法6の「 グラム 」と呼ばれる)の生殖細胞系前駆体は、8細胞期で除去された割球アブレーション実験において、胚は、後期発生段階4から生殖細胞を欠いていほとんどの後生動物24における生殖細胞系列のマーカーであるタンパク質ヴァーサ号を発現する。対照的に、体細胞割球アブレーション実験は、P. hawaiensis胚も8細胞期で切除され、中胚葉または外胚葉前駆割球の運命は、残りの割球25のいくつかの子孫に引き継がれ ることができるような大幅な規制能力を持っている。どのように調節的細胞運命の交換が発生する可能性があり、体細胞割球による自律的な細胞運命の採用の程度は、未知のままである。このような割球アブレーションなどの実験発生学的手法は、understanに便利です鼎は相対的な自律性と細胞運命決定26,27のnonautonomyとは、P.の研究に興味がある、したがってhawaiensisの胚発生。
外胚葉および中胚葉系統の調節的置換を示した実験において、割球アブレーションは、注射28及び光毒性色素25の後続の励起により行った。この技術は注入された割球(複数可)を殺すのに効果的であるが、それは完全に胚から死んだ細胞体は削除されません。また、違いは細胞系譜蛍光系統トレーサー28,29と割球を注入することによって、胚発生の原腸段階に至るまで収集されたデータ、及び同じ胚のステージ23の開発を通じて非摂動割球に従うことによって収集されたデータとの間で観察されている。特定の割球の完全な物理的除去は、したがって、いくつかのアプリケーションのためのアブレーションの好ましい方法であってもよい。
我々は以前、細胞系統の結果は、単セル23を手動でアブレーションされた胚の分析を発表した。しかし、初期の卵割期胚からの単一割球を除去するために必要な繊細な操作は、まだ完全に記載されていない。ここでは、Pの収集のためのプロトコルを提示hawaiensis胚と8細胞期胚からの単一割球を手動で切除。この方法の目的は、胚発生および後胚発生中に残存する細胞の細胞挙動の観察および細胞運命の能力を可能にする胚からの細胞体の完全な除去を達成することである。我々のプロトコルは、生殖細胞系前駆グラム ( 図2C)の除去を示しているが、以前の開裂段階の割球を、8細胞段階で任意のセルに適用することができる。原則として、このプロトコルは、パーソナルプラグインの初期卵割期胚から単一細胞を除去するために適用することができるR全割で海洋無脊椎動物を切断。
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特定の手順を実行する際に役立つかもしれないコメントはイタリック体で示されている。
1。 1日目:材料の調製
2。 1日目:ザ·ギャザリングParhyale嵌合カップル
3。 2日目:ザ·ギャザリングParhyale胚
4。 2日目:単一細胞を切除する
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単一の第3の切断Pの成功アブレーション次このプロトコルで説明したように部分的に切除された旧割球の占有スペースを占めるようにhawaiensisの micromeresは、残りのmicromeresは徐々に少しの位置をずらす。 Gが除去されると、たとえば、割球のMRに隣接しては若干シフトし、Gと直接接触する( 図2Aおよび2Cの比較)で、以前いた横方向のセルの枠線を共有するようになってきミリリットル 。成功切除に続いて、残りの割球は、第四の切断に入る前に(1時間未満の)わずかな遅延が表示されることがありますが、彼 らは、彼らは、少なくとも原腸形成段階23に至るまで操作されていない胚に表示しているのと同じ切断パターンとタイミングを再開しなければならない。 4 micromeres、残りの胚盤の子孫のうちのいずれかの次のアブレーションミアズも「ロゼット」と原腸の動き23<...
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我々は、手動の切除や端脚Pの初期卵割段階から単一割球を完全に物理的に除去するためのプロトコルを記述hawaiensis。我々は、8細胞期胚から単一の生殖系列前駆細胞gを除去することによって、このプロトコルの使用を示す、アブレーションは、後胚発生におけるグラムの娘細胞の有無を確認することに成功していることを示している。このプロトコルは、初期卵割段階での胚からmicromeresのいずれかを削除するために使用することができる。第一または第二の切断の段階で、この段階でmacromeres、または割球を除去するためにこのプロトコルを使用するには、ユーザーは単にステップ4.4で絨毛膜内のわずかに大きい穴の作成、長時間の圧力と吸引を適用する若干の修正を適用することができますステップ4.6で、セルの内容の大きなボリュームを削除します。我々は、このプロトコルの使用以下、アブレーション後の残りの割球の開発は不可であることを見出した少なくとも、原腸23時までを切断し、細胞運動パターンに関して影響を受ける。
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著者らは、開示することは何もありません。
我々は、データ、ビデオ、および原稿について報告用RayhanアリフとHassaan Shahawyカメラワークのため、TriptiグプタとFrederike Alwes細胞除去技術を洗練支援のため、およびExtavourラボのメンバーに感謝します。この作品は、部分的にハーバード幹細胞研究所によってサポートされていました(シード·グラント番号SG-0057-10-00)エリソン医療財団(新規奨学生賞番号AG-、NS-07010から10)CGEに、ハーバード大学の研究プログラム賞へARN。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 15 cm パスツールピペット | ウィートン | 53499-630 VWR | 無傷および割球アブレーションされた胚を皿から皿に移すため。 |
| 22 cm パスツールピペット | ウィートン | 53499-632 VWR | 口のピペットチップを作るため。 |
| 3 cmのペトリ皿 | Thermo Scientific | 25382-334 VWR | 胚を収集し、保存するために一部を変更せずに使用し、一部をシルガードの層(下記参照)でコーティングして、割球アブレーション用の作業面を作成します。 |
| 48ウェルプレート | Greiner Bio-One | 82051-004 VWR | アブレーション後の胚の培養用。 |
| ボトルトップフィルター0.2&マイクロ;m | Nalge Nunc International | 28199-296 VWR | FASWの作成用(下記参照)。 |
| ブンゼンバー | ナーVWR | 89038-530 VWR | タングステンワイヤーツールと口の細い先端ピペットを作成するためのものです。 |
| ダイヤモンドスクライブ | ムスコ スポーツライティング | 52865-005 VWR | カップルを集めるための広口パスツールピペットの作成用。 |
| 鉗子 | ファインサイエンスツール | 11050-10 ファインサイエンスツール | 雛袋から胚を取り外す際に麻酔をかけた女性を保持するため。これらは細い先端のデュモン鉗子である必要はありません - 先端は、カタログ番号がここに記載されている鉗子のものと同じくらい少なくとも鈍くすることができます。 |
| 菌類-アンホテリシン B | Sigma | A2942 Sigma Aldrich | FASWに最終濃度1 mg / mlまで添加し、この溶液を使用して割球アブレーション胚を培養します。 |
| ガラスキャピラリー 4インチ、1/0.58 OD/ID (mm) | World Precision Instruments | 1B100-4 World Precision Instruments | レーションする割球に穴を開けるための針を作るためのものです。 |
| ガラス製ウォッチグラス 直径300mm | 電子顕微鏡科学 | 70543-30 電子顕微鏡科学 | 麻酔をかけた女性の雛袋から胚を採取する際に使用します。 |
| インスタントオーシャン人工海水(ASW) | インスタントオーシャン | IS160水生生態系は | 脱イオン水に塩を1.022-1.024の塩分濃度に溶解することによりASWを作成します。 |
| インスタントオーシャンフィルター人工海水(FASW) | インスタントオーシャン | IS160水生生態系 | は0.2&マイクロを使用します。ASWを滅菌するためのmフィルター。必要に応じて少量(< 250 ml)でメイクアップします。. |
| Kimwipes | Kimberly-Clark | 21905-026 VWR | の収集用に改造されたパスツールピペットの細い端を安全に壊すため。 |
| マウスピペットアダプター | ドラモンドラボウェア | A5177-5EA シグマ・アルドリッチ | アブレーション処置中に押し出された細胞内容物を除去するために、細かく引っ張られたパスツールピペットチップをこの端に挿入します。 |
| マウスピペットチューブ | アルドリッチ | Z280356 シグマ アルドリッチ | アブレーションの施術中に首に快適にぶら下がる長さにカットします。 |
| ニードルプラー | サッターインストゥルメントカンパニー | P97 サッターインスツルメントカンパニー | ガラスキャピラリーから針を作り、割球を切除する割球に穴を開けるためのものです。 |
| ペニシリン-ストレプトマイシン溶液 | Mediatech | 45000-650 VWR | FASWに最終濃度100ユニット/mlのペニシリンと100mg/mlのストレプトマイシンを加え、この溶液を使用して割球アブレーション胚を培養します。 |
| ゴム球 | 電子顕微鏡科学 | 100488-418 VWR | パスツールピペットを使用して皿から皿に胚を移すため。 |
| シルガード184 | K.R.アンダーソン株式会社 | NC9659604フィッシャーサイエンティフィック | 、メーカーの指示に従ってメイクアップします。厚さ2〜5mmの層を3cmのペトリ皿に注ぎ、割球アブレーション用の作業面を作成します。 |
| タングステンワイヤー0.004インチ直径 | AMシステム | 719000 AMシステム | これを使用して、麻酔をかけた女性のひな袋から胚を除去するためのツールを作成します。 |
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